着火列车在隧道内行驶的烟气温度特性研究

地铁隧道火灾中,以列车着火的可能性较大,着火后的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站.依据1/8缩尺模型实验结果,利用计算流体力学STAR-CD软件的动网格功能,通过求解N-S方程,对列车着火后继续向前行驶的过程中的流场特性进行了研究,分析了不同列车行驶速度和火源热释放速率对隧道内温度分布的影响,得到列车携带火源在隧道内行驶时烟气温度的分布规律和列车行驶速度对烟气温度场特性的影响.结果表明:在着火列车继续向前行驶的过程中,隧道顶棚处温度最高,沿隧道高度向下逐渐降低,且烟气没有扩散至隧道高度2 m以下的范围;列车行驶速度越大,隧道两侧的烟气扩散的速度越快,蔓延的范围也越大;若车内的人员保持在1.375 m高度以下,可以保证生命安全.研究结果对于地铁列车着火后继续在隧道中行驶时的安全研究具有一定的参考作用.     

地铁列车着火后在隧道内行驶的安全速度

地铁列车着火后在隧道内行驶的安全性对火灾应急救援具有重要意义,而行驶速度是决定着火列车安全性的关键因素.文中以热释放速率为0~10MW的火灾为原型,在1∶8的隧道模型内进行列车火灾模型实验.经过相似变换的模型火灾的热释放速率为0~55 kW.采用正庚烷为燃料,利用变频风机提供的流场模拟列车在隧道中的运动情况.通过测定不同行驶速度、着火部位及火源位置时,风速与火灾热释放速率的关系、列车周围的温度场以及火灾烟气蔓延规律,并以北京地铁为例,得到着火列车在隧道内行驶的最佳速度为41.83 km/h.     

高速列车行驶速度对隧道壁面气动压力影响的数值模拟

壁面气动压力长期循环作用是高速铁路隧道衬砌掉块的重要诱因，为研究高速列车行驶速度对壁面气动压力基本特征的影响规律，采用三维数值仿真模拟对隧道典型位置(入口段、洞身段以及出口段)壁面气动压力进行研究。结果表明:列车车头经过使得监测横断面气动压力差异性增强，表现出显著的三维特征。隧道入口段气动压力三维特征主要受压缩空气所占体积大小以及与隧道入口之间距离的影响，气动压力三维特征随着进入隧道入口距离的增加而减弱，并逐渐向一维特征转变。列车车头驶入隧道入口后，车尾驶出隧道出口前，洞身段不同测点位置的气动压力正峰值主要受车头进入隧道入口诱发压缩波的影响，纵轴中断面测点气动压力负峰值与峰峰值大于洞口段。车尾驶出隧道出口后，出口段测点气动压力负峰值大于入口段，正峰值小于入口段。隧道出口段气动压力三维特征与入口段相似，但列车行驶速度以及测点与隧道出口之间距离对气动压力三维特征的影响机制更为复杂。     

地铁列车着火后在隧道内行驶的安全速度的实验研究

地铁列车着火后在隧道内行驶的安全性对隧道列车火灾的应急救援有非常重要的影响。列车着火后的行驶速度是决定其安全性的关键因素。由于客观原因,难以进行全尺寸试验,故在1:8的隧道模型内设置相同比例的列车模型,进行列车火灾模型实验。原型火灾热释放速率为0510 MW,在模型上加入经过相似变换的荷载,采用正庚烷为燃料,利用变频风机提供的流场模拟列车在隧道中运动的流场。通过测定在不同的行驶速度、着火部位及火源位置的条件下,风速与火灾热释放速率的关系、火焰扩展和烟气蔓延规律、列车周围的温度场以及火灾烟气逆流情况,研究并提出了着火列车在隧道内行驶的最佳速度,为隧道列车火灾的研究和防治提供了一定参考。     

隧道内列车着火的火焰顶棚射流温度特性研究

通过隧道列车火灾的1∶8缩尺模型实验和数值模拟,研究了列车头部、尾部等不同位置着火时火焰顶棚射流的温度特性,并与列车中部着火的情况进行了对比。结果表明:列车头部、尾部着火时,火焰顶棚射流的最高温度出现在距隧道顶δ=0.25H的位置(H为火源至顶棚的高度),中部着火时出现在δ=0.18H的位置,均不同于纯烟气顶棚射流的最高温度出现在0.01H以内的情况;火焰顶棚射流燃烧稳定后,温度沿隧道纵向变化的规律是分段的——列车头部、尾部着火时,各断面的最高温度以抛物线规律衰减,列车中部着火时各断面的最高温度则以线性规律衰减;离列车一定距离后,夹带火焰明显减少,火焰顶棚射流的最高温度都呈指数形式衰减。     

不同通风模式下地铁车站内列车火灾的数值模拟

发生火灾时为乘客营造安全的撤离路径是地铁车站环控系统的重要任务.针对地铁车站环境控制系统设计中常用的两种紧急通风模式,使用计算流体力学(CFD)的方法,采用重正化群(RNG)k-ε双方程湍流模型,分别对地铁车站内列车头部、中部和尾部3个不同火源位置的列车火灾进行了三维数值模拟,得到了不同通风模式下的烟气浓度分布.通过分析和比较,认为在列车头部发生火灾时,仅依靠事故风机难以提供足够的能见度,应同时打开站台下排风系统和车行顶道排风系统辅助排烟,其效果在列车中部火灾模拟中得到了验证.列车尾部发生火灾时,推挽式通风模式的效果稍好于全排风通风模式,但也不够理想.文章为地铁车站环控设计中紧急通风模式的选型提供了参考,并对数值模拟方法在地铁车站环控系统设计中的应用进行了探讨.     

列车进入隧道时产生涡流的数值模拟

给出了列车穿越隧道时在隧道入口形成涡流场的数值模拟过程．控制方程为三维黏性、可压缩、等熵、非定常流的N-S（Navier—Stokes）方程,空间离散采用了中心有限体积法格式,时间采用预处理二阶精度多步后差分格式进行离散,对列车与隧道之间的相对移动采用移动网格技术处理．计算结果与国外的试验结果基本一致．研究结果表明,在整个涡流的形成过程中,可以将这个过程分为连续的4个阶段,即涡的形成、发展、传播及破坏阶段．研究结果还表明,涡受到列车头部形状的影响要比受到列车速度的影响要大;喷射流速度与列车速度有关系．     

基于CFD的洁净手术室速度场的数值模拟

合理的气流组织是医院洁净手术室空调系统设计的重要内容。文章以RNGK-ε湍流双方程模型为基础,采用CFD技术,建立了相应的物理和数学模型,对上送——相对单侧墙底部回风洁净手术室内速度场进行了数值模拟,得到了洁净手术室内工作面三维速度场与二维流场的分布。     

列车不同部位着火时火焰顶棚射流温度特性研究

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可控活化热氛围燃烧器速度场的数值模拟

通过数值计算的方法对可控活化热氛围燃烧器的速度场进行了数值模拟.通过实验验证了模型,进而分析了中央射流速度、协流速度和温度对燃烧器速度场的影响,并结合温度场稳定区域范围的变化曲线,分析了此活化热氛围燃烧器的适用性.研究表明,增大中央射流速度、协流速度和温度都会使速度场势核区范围扩大,其中中央射流速度的增大量会受温度场稳定区域范围的限制,但可以通过增大协流速度来解决这一矛盾.     

V形坡度对地铁隧道火灾临界风速的影响

由于穿越隧道、燃气管线和地质条件的工程需要,部分地铁隧道是V形坡度隧道。V形坡度隧道的烟囱效应会增加地铁隧道火灾烟气控制的复杂性和困难。该文采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究V形隧道夹角和高差对地铁隧道火灾临界风速和烟气返流长度的影响。研究结果表明,坡度隧道的隧道夹角对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角增大而变小,隧道火灾临界风速随着下坡隧道夹角增大而变大;V形坡度隧道自然通风竞争效应会对地铁隧道火灾临界风速有较大影响,隧道火灾临界风速随着上坡隧道高差的增大而变小,隧道火灾临界风速随着上坡隧道夹角的增大而变小。该文的研究结果可以为V形坡度隧道通风防排烟系统设计过程中的火灾临界风速取值提供理论参考和依据。     

地铁站台上列车车厢内部火灾的数值模拟分析

采用火灾动态模拟软件FDS对地铁站台上列车车厢内部火灾进行了数值模拟,分析了着火车厢车门关闭和开启时车厢内部烟气温度、扩散速度、质量分数和能见度的变化规律.结果表明:车厢门关闭和开启时,烟气充满两相邻车厢的时间分别为68 s和70 s;车厢内1.5m高处烟气质量分数最大值分别为0.00 034和0.00 003;着火车厢内1.5m高处的能见度分别为14 m和18 m.对站台上列车车厢内部着火时的烟气扩散规律进行研究,对于指导人员疏散、保证乘客安全和改进地铁列车火灾应急处置预案等提供参考.     

木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化

为了改善木材干燥室内部风速场的均匀性以提高干燥质量,对材堆到侧墙距离为0.30 m,风机风速分别为2.0、3.0、4.0 m/s的工况下木材干燥室内部风速场,采用Fluent进行数值模拟与分析,得到风速分布最佳时的工况。此外,在最优风速场工况下,通过改变材堆到侧墙距离(0.25、0.30、0.35 m),对试验结论进行验证。结果表明:对于顶风式木材干燥室,选择风机风速为3.0 m/s、材堆到侧墙距离0.30 m时,木材内部风速场最均匀,采用Fluent得到的模拟值与实际值相差不大。通过Fluent方法对木材干燥室内部风速场进行数值模拟,可有效优化风速场的均匀性。     

基于CFD技术的地铁站台火灾通风模式优化

为了优化地铁站台火灾通风系统,应用标准κ-ε双方程模型湍流模型,建立人员安全疏散判定条件和通风方案优化控制模式;对比无火源状态下的速度实测值和模拟值,结果显示,所建立的数学模型是可靠的;实例分析结果表明所建立的基于CFD技术的地铁站台火灾通风系统优化模式在工程应用上是可行的.该结果对地铁站台火灾通风模式合理性的评价及优化提供了理论依据.     

地铁区间隧道在地面爆炸荷载作用下的数值模拟

为了考察炸弹在地面爆炸时对地铁区间隧道的影响,应用LS-DYNA软件分析了在地铁上方不同当量装药爆炸时地铁区间隧道的动力响应.模型中考虑了隧道衬砌周围介质中锚杆对介质的锚固作用,得到不同情况下地铁区间隧道的位移、速度及应变时程曲线,并据此进行地面爆炸时地铁区间隧道的安全评估.计算结果表明:地铁区间隧道的顶部和底部中央是比较容易出现破坏的位置,在距离地面1.5 m处100 kgTNT当量炸药爆炸时地铁区间隧道是安全的.     

高拱坝下游水垫塘内流场的数值模拟

运用带自由表面的三维k-ε气液两相紊流数学模型,采用质量分配的方法概化由于设有齿坎且高程不同的泄洪表孔而形成的复杂水舌形态,模拟了某水利枢纽水垫塘内斜向淹没冲击射流形成的气液两相流场,计算得到的底板时均压力分布与物理模型试验实测结果符合较好.通过数值模拟给出了水垫塘内斜向淹没冲击射流流态和纵横断面上的水气体积分数分布.数学模型弥补了模型试验对水垫塘内部水流流态及有关重要水力学参数难以观测与测量的不足,有助于分析判断泄水建筑物布置的合理性与水垫塘的消能效果.     

地铁列车火灾安全疏散研究

为了研究地铁列车的火灾安全疏散性能,利用Pyrosim火灾数值模拟软件,结合真实材料的物理化学参数,对地铁火灾的毒害气体和能见度分析,确定满载乘客的单节车厢应满足的最低转移时间。模拟地铁火灾真实的疏散场景,进行大规模疏散演练实验,探讨了人群实际转移时间和相关注意事项。利用Pathfinder疏散模拟软件,针对站台疏散和隧道疏散进行了比较分析。